浅谈绿色公共建筑星级评价体系下的建筑电气设计要点

韩 丽 （中国航空规划建设发展有限公司，北京100120）

1 前言

目前国际能源形势的紧张已不容忽视，全世界一次性能源像煤、石油、天然气等都将在未来几十年左右消耗怠尽。为此，低碳、环保、节能已成为现代建筑设计的核心思想，绿色建筑从理念到实践，正在不断完善。我国国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T 50378—2006中，将绿色建筑明确定义为“在建筑全寿命周期内最大限度的节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。”

绿色建筑因引入可持续发展的理念，体现当今建筑 “节能、减排、低碳” 的发展主题，受到各国特别的重视和关注。近十余年来，发达国家制定了多个绿色建筑评估体系，通过具体和可操作的指标体系，为可持续发展建筑赋予了明晰的概念界定。英国BREEAM评估法是最早的绿色建筑评估系统。美国绿色建筑协会所倡导的LEED评估法（国际上简称LEEDTM）被认为是完善而有影响力的评估标准。

2 绿色建筑星级评价基础

《绿色建筑评价标准》（以下简称《标准》）中，对公共建筑星级评估等级的要求共83项，由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量、运营管理（全寿命周期综合性能）六类指标组成。每类指标包括控制项、一般项与优选项。其中涉及电气专业的控制项有8项（见《标准》5.1.2、5.1.3、5.1.4、5.2.4、5.2.5、5.4.1、5.5.5、5.5.6），一般项有4 项（见《标准》5.2.15、5.6.8、5.6.9、5.6.10），优选项有4项（见《标准》5.2.18、5.2.19、5.5.14、5.5.15）。

绿色建筑评价的必备条件是应全部满足控制项要求，按满足一般项和优选项的程度划分为三个等级，分别为：★级、★★级、★★★级。

3 申报公共建筑国家绿色认证，电气专业的设计内容

以杭州科技馆工程（在建，已获国家绿色建筑三星级认证）为例，该工程总建筑面积3.3656万m2，地上4层，地下1层，主体高度38m，主体结构为钢框架支撑形式，是一类高层建筑。其效果图见图2。

杭州科技馆主题定位为“低碳”，建筑功能以低碳技术的科技展示为主。2009年，在已完成的2008年施工图基础上，根据甲方申报首个国内绿色建筑三星级科技馆的需求，重新完善和补充节能设计。按照评估要求，电气专业提交三份方案：绿色照明设计方案、分项计量设计方案及建筑设备智能监控（BAS）设计方案。

本项目在设计阶段，电气专业参评的优选项共4项：

1）采用太阳能发电技术（依据《标准》5.2.18）配合建筑，进行太阳能光伏一体化设计；太阳能发电系统示意图见图1。

图1 太阳能发电系统示意图

本项目在建筑屋面设太阳能电池板发电系统，光伏系统发电后，由并网逆变器将直流电转化为交流电，接入四层380V配电箱，同时输入市电，作为光伏系统供电不足时的备用电源，主供办公照明使用。

2）照明功率密度值不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034规定的目标值（依据《标准》5.2.19）；本设计参照浙江省《公共建筑节能设计标准》做照明节能计算。

3）设置室内空气质量监控系统（依据《标准》5.5.14）；室内环境监测参数为：温度、湿度、风速、CO2浓度等，本项目通过采用先进的自动化监测设备，并运用视、听、触等多媒体技术给与呈现，向参观者提供直观的感知。

4）采用导光筒（依据《标准》5.5.15）配合建筑，将室外自然光线通过采光罩均匀漫射到室内。

电气专业参评的一般项共2项：

1）完善智能化系统（依据《标准》5.6.8），杭州科技馆作为低碳展馆，必须在常规智能化系统之上进行针对性的扩展，设有建筑设备自动化系统（综合布线）、多媒体会议系统、绿色信息提示（公共广播）、智能控制系统与机房工程、设备运行管理系统、公共信息显示系统、能源管理系统。

2）设置自动监控系统，要求建筑通风、空调、照明等设备自动监控系统技术合理，系统高效运营（依据《标准》5.6.9）；本工程BA自控系统监控的设备主要包括以下内容：冷（热）源系统、空调系统、通风系统、电动窗系统、电梯系统、生活水系统、排水系统、雨水系统、计量系统等。

在运营阶段，本项目电气专业参评的内容有1条一般项：建筑耗电、冷热量等实行计量收费（依据《标准》5.6.10）。杭州科技馆电费收取按非商业计费，地源热泵机组用电按峰谷价收费。本工程10kV侧设置总计量装置。为实现低碳绿色科技示范建筑功能，及时发现可能存在的能耗漏洞，下列系统设备运行还设有低压计量表进行监测，以便有效控制能源成本，促进节能降费：景观照明、电梯、扶梯、中水系统、雨水回收系统、生活给水系统、地源热泵机组、热水系统、空调机组、新风机组、排风机组、影院、空调末端（风机盘管、电热风慕）、工作照明、办公用电等。上述内容除空调末端、工作照明、办公用电计量表设于层配电箱内，其余均设在低压开关柜馈线回路上。

4 申报绿色公共建筑电气专业自评的内容

以海淀展览馆改造（中关村国家自主创新示范区展示中心）工程（在建，申报国家绿色建筑三星级过程中）为例，该工程总建筑面积4.4036 万m2，分为展示中心和会议中心两个单体，地上2～3层，地下1层，主体高度14m，展示中心主体结构为预应力钢桁架结构，会议中心主体结构为钢管混凝土结构。建筑主要功能为展示、交易、推介、洽谈、教育、培训、国际论坛、会议等。效果图见图3。本项目定位国家绿色建筑三星级，为此本设计按《标准》中节地、节能、节材、节水、改善室内环境、运营管理六大方面逐条自评，其中节水与水资源利用未涉及电气专业内容。

在节地与室外环境方面，没有电气专业参评的优选项，但有控制项3项：

1）建筑场地安全范围内无电磁辐射危害和火、爆、有毒物质等危险源（《标准》5.1.2）。供配电设备选型时考虑。

2）不对周边建筑物带来光污染（《标准》5.1.3）。景观照明设计时考虑。

3）场地内无排放超标的污染源（《标准》5.1.4）。供配电设备选型时考虑。

同时，还有一般项1项：场地环境噪声符合现行国家标准《城市区域环境噪声标准》GB 3096的规定（《标准》5.1.6）供配电设备选型时考虑。

在节能与能源利用，有2项电气专业参评的控制项：

1）各房间或场所的照明功率密度值不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034规定的现行值（《标准》5.2.4）。照明功率密度值按目标值设计。

2）冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量（《标准》5.2.5）。一般项1项：冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量（《标准》5.2.15）。将动力用电、水泵用电、空调用电和照明用电分别设计量表。

同时，还有优选项3项：

1）建筑设计总能耗低于国家批准或备案的节能标准规定值的80%（《标准》5.2.16）。

2）根据当地气候和自然资源条件，充分利用太阳能，或可再生能源发电量不低于建筑用电量的2%（《标准》5.2.18）。本项目太阳能光伏发电系统主要提供展示中心地下车库照明。根据地下车库照明负荷需求，太阳能光伏系统总负荷容量共40kW。在展示中心地下室设有太阳能配电室，并设置并网准用低压开关箱（交流配电柜）。光伏系统与公共电网之间设带隔离功能断路器。光伏系统与电网之间设置自动切换开关，白天由太阳能发电，晚间用市电。

3）各房间或场所的照明功率密度值不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034规定的目标值（《标准》5.2.19）。本项目按北京市《公共建筑节能设计标准》中的照明节能设计判定表设计。变电所照度计算见表1，展示中心照度计算见表2。

在节材与材料资源利用方面，没有电气专业参评的一般项，但有控制项1项：建筑材料中有害物质含量符合现行国家标准GB18580～18588和GB 6566《建筑材料放射性核素限量》的要求（《标准》5.4.1）。本项目选用无卤低烟电线电缆。优选项 1项：可再利用建筑材料的使用率大于5%（《标准》5.4.12）。本项目保留安全馆现有配电系统。

在室内环境质量方面，有2项电气专业参评的控制项：

表1 变电所照度计算

表2 展示中心照度计算

1）宾馆和办公建筑室内背景噪声符合现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》GBJ 118中室内允许噪声标准中的二级要求；商场类建筑室内背景噪声水平满足现行国家标准《商场（店）、书店卫生标准》GB 9670 的相关要求（《标准》5.5.5）。

2）建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标满足现行国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034中的有关要求（《标准》5.5.6）。本项目办公室采用节能型T8 直管荧光灯，普通办公室标准照度为300lx，高档办公室标准照度为500lx，实际照度值与标准照度值的误差设在±10%内，照明功率密度值 9W/m2，UGR 不大于19，显色指数Ra≥80，配套低谐波电子节能镇流器。展厅部分层高为14m，层高较高，一般照明采用金卤灯，地面照度不应小于200lx，照明功率密度值7W/m2，UGR 不大于22，配套节能电感镇流器（带电容补偿），其功率因数不小于0.9，Ra≥80，展板、特殊展区、特殊展品，显色指数Ra≥90。此外，展览建筑展厅的展览区域，其照明均匀度不宜小于0.7，展览区域邻近周围的照明均匀度不应小于0.5。

一般项2项：

1）建筑平面布局和空间功能安排合理，减少相邻空间的噪声干扰以及外界噪声对室内的影响（《标准》5.5.10）。

2）办公、宾馆类建筑75%以上的主要功能空间室内采光系数满足现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033 的要求（《标准》5.5.11）。

优选项2项：

1）设置室内空气质量监控系统，保证健康舒适的室内环境（《标准》5.5.14）。

2）采用合理措施改善室内或地下空间的自然采光效果（《标准》5.5.15）。

在运营管理方面，没有关于电气专业的优选项和控制项，有一般项4项：

1）设备、管道的设置便于维修、改造和更换（《标准》5.6.6）。本工程配电箱面板设带电指示灯，增加使用安全感；在布置水泵、风机配电箱的位置时，了解专业管线是否影响开门。

2）建筑智能化系统定位合理，信息网络系统功能完善。（《标准》5.6.8）。

3）建筑通风、空调、照明等设备自动监控系统技术合理，系统高效运营（《标准》5.6.9）。

4）办公、商场类建筑耗电、冷热量等实行计量收费（《标准》5.6.10）。本工程在变电所低压开关柜内，根据用户运行管理的需要设置低压计量装置，以便进行收费管理。低压柜的馈电回路均设电力仪表，由电力监控系统监视各种电气参数和状态量变化，减少故障风险；在层配电箱内设照明、空调风盘末端专项计量子表，并纳入BAS管理，促进节能降费。

上述有关评价内容需在电气设计说明、照明施工图、照明节能计算表、照明配电系统图、动力配电系统图、智能设计说明、自动监控施工图中设计清楚。

5 结束语

我国正处于经济快速发展阶段，年建筑量世界排名第一，资源消耗总量逐年增长。去年在哥本哈根气候变化会议召开前夕，国家做出承诺：到2020 年，单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005 年下降40%～45%。由此可见，绿色建筑的节能设计具有重要的作用。为此，电气设计者在绿色建筑设计中担负着重要的使命和责任。

绿色建筑不能简单的罗列节能措施，而是要根据建筑功能，因地制宜地选择具有高产出比、切实达到节能效果的节能技术。在建筑电气设计中，可按照国际通用能源利用三步分析法则进行工程设计：

1）通过采用低能耗设备，尽可能减少能源损失，如低损耗变压器，节能光源等。

2）利用可再生能源来代替不可再生能源，如采用太阳能光伏发电，降低对常规电能的消耗。

3）采用高效节能产品和技术，严格控制照明功率密度，在经济合理的情况下，尽可能采用光控、声控、红外感应等智能灯控。

为降低大型公建能耗，客观反映和评价各项节能措施的实施效果，还要设计能耗分项计量系统，将耗电设备按用途划分，为科学管理、严格控制能源成本提供科学依据。

目前，我国建设行业强调贯彻建筑节能的发展战略政策，在绿色建筑评价中将节能项作为重点评价项目。笔者认为：建筑电气设计中的绿色照明、机电设备分项计量、建筑智能化系统是保障绿色建筑实现节能、节水、节材、保护环境的有效技术措施。